活性粉末混凝土及其研究现状.pdf

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1、活性粉末混凝土及其研究现状Reactivepowderconcreteanditsdevelopment李庆瑞(西京学院，陕西西安710123)摘要：活性粉末混凝土即ReactivePowderconcrete简称RPc。是由法国的Bouygues试验室在1993年根据“高致密水泥基均匀体系”研制出的一种超高抗压强度、高耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料。关键词：高强；高性能；混凝土；研究Abstract：Reactivepowderconcrete，isbytheFrenchbouygueslabin1993，accordingto“highdensitycementbaseunjf

2、onllsyscem”，developedabndofhighcompressivescrength，11i曲durabilicyandhjghtou曲nessofnewcementbasecompositematerials．Keywords：hjghstren磬h；}lighstren乎h；hjghperfo肌ance；concrete中图分类号：Tu528文献标识码：B文章编号：1003—8965(2014)05—0052一02活性粉末混凝土的出现上个世纪70年代高效减水剂的发展与一些优质活性矿物细粉超细粉的掺入，使混凝土在较低水灰比的条件下能够成型密实而获得较高强度(大于60M

3、Pa)的水泥基复合材料，即高强混凝土(HighStrengthConcrete，HSC)。但高强混凝土在早期的弹性模量随强度升高而增大，同时变形受约束产生的徐变减小，因此导致它比中低强度的混凝土更易开裂。硅粉掺量越多，水胶比越低的高强混凝土，早期强度发展越迅速，开裂和强度倒缩(特别是对微裂缝敏感的劈裂抗拉强度)现象也就越显著⋯。而且，随着混凝土强度的不断提高，混凝土的固有弱点即抗拉强度低(仅为抗压强度的1门0)、韧性差等愈益突出。为此，在水泥基材料中掺加抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的各种纤维(金属纤维、无机纤维或有机纤维)作为增强材料而形成水泥基复合材料，即纤维混凝土(Fiber

4、ReinforcedConcrete，FRC)，其中纤维材料可以约束水泥基料中裂缝的扩展，使混凝土具有较高的抗拉和抗弯强度、良好的韧性及延性【2】。在含有粗骨料颗粒较大的情况下，钢纤维的连接作用受到限制，而且长纤维对拌合物的工作度影响会十分显著。为了获得有优异性能的混凝土，1993年法国的BOUYGUES公司率先利用DSP(高致密水泥均匀体系)模型研究成了活性粉末混凝土(ReactivePowderConcrete，RPC)。后来由F·deLARRARD提出的SSM(最大密实度理论的固体悬浮模型)，对RPC进行了配合比的设计吲。。，．’々§辱筻。J’r?‘’盏；甾’；+一，一＆≈JtI

5、·1i!麓饕ns：}¨《图1RPc的设计思路2活性粉末混凝土的设计思路如图1所示活性粉末混凝土的设计思路。1)高致密结构体系普通混凝土是一种非匀质材料，混凝土中的粗集料与水泥基体的界面处是应力破坏策应源，也是混凝土要提高强度的主要因素。集料与水泥基体的界面的微裂缝尺寸与混凝土中集料的粒径有关，因此在配制高强度和高性能混凝土时要控制集料的最大粒径，使最大粒径趋小化。在RPC活性粉末混凝土中，采用石英细砂的最大粒径400um一600um作为集料，剔除了粗骨料，并在混凝土中掺加活性掺合料，来提高水泥基体的整体性和均匀性。首先，普通混凝土中粗骨科与水泥浆体之间的过渡区范围是比较大的，在其周围富

6、集了粗大的孔隙，是整体结构中最薄弱的部位。从微观的角度来看，板状和层状的Ca(0H)，定向结晶与粗大结晶钙矾石和少量的C—S—H，在粗骨料表面构成了一个结构体如图2所示，这个粗糙结构体的强度、抗渗性和耐久性均不好。因此在活性粉末混凝土中，剔除了粗骨料，再利用微粉效应，掺加活性掺合料，使微小的颗粒和其水化物填充并沉积在胶体的空隙和裂缝之中，这样既改善了混凝土内部的孔结构，又使混凝土的孔隙率大大降低，使混凝土基体的缺陷降到最低。其次，混凝土中存在骨料对水泥石变形的约束作用。众所周知，水泥石的收缩要比用质量好、收缩变形小的骨料制备的、只含约30％体积水泥石的混凝土收缩大10倍左右，比含50％

7、水泥石的砂浆也要大约4倍悼1。2)纤维增强机理活性粉末混凝土属于高性能钢纤维混凝土。在活性粉末混凝土中，钢纤维对基体的作用同普通纤维混凝土中的纤维作用相同，概括起来主要有三种：阻裂、增强和增韧瞄1。阻裂作用是纤维对新拌混凝土早期性收缩裂缝和硬化后的收缩裂缝产生和扩展的阻碍作用。纤维对基体的增52西京学院科研基金项目：特细砂配制活性粉末混凝土的研究xJl30233强作用，主要为对抗拉强度的提高，相应地，以主拉应力为控制破坏的，如弯拉强度、抗剪强度